【IT专家】使用mmap实现文件映射

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使用

mmap 

实现文件映射

2011/12/09 2233 

1 

文件映射

传统文件访问方式是

, 

首先用

open 

系统调用打开文件

, 

然后使用

read, write 

以及

lseek 

等调用进行顺序或者随即的

I/O. 

这种方式是非常低效的

, 

每一次

I/O 

操作都需

要一次系统调用

. 

另外

, 

如果若干个进程访问同一个文件

, 

每个进程都要在自己的地

址空间维护一个副本

, 

浪费了内存空间

.

系统调用

mmap()

可以将某文件映射至内存

(

进程空间

)

，如此可以把对文件的操作转为对内存的操作，以此避免更多的

lseek() 

与

read()

、

write()

操作，这点对于大文件或者频繁访问的文件而言尤其受益。

文件映射一方面给用户提供了一组措施

, 

好似用户将文件映射到自己地址空间的

某个部分

, 

使用简单的内存访问指令读写文件；另一方面

, 

它也可以用于内核的基本

组织模式

, 

在这种模式种

, 

内核将整个地址空间视为诸如文件之类的一组不同对象的

映射

. 

2Linux 

中

VM 

的实现

一个进程应该包括一个

mm_struct(memory manage struct), 

该结构是进程虚拟地

址空间的抽象描述

, 

里面包括了进程虚拟空间的一些管理信息

: 

start_code, 

end_code, 

start_data, 

end_data, 

start_brk, 

end_brk 

等等信息

. 

另外

, 

也有一个指向进程虚存区表

(vm_area_struct: virtual memory area)

的指针

, 

该链是按照虚拟地址的增长顺序排列的

. 

在

Linux 

进程的地址空间被分作许多区

(vma), 

每个区

(vma)

都对应虚拟地址空间上一

段连续的区域

, vma 

是可以被共享和保护的独立实体

, 

这里的

vma 

就是前面提到的内

存对象

. 

下面是

vm_area_struct 

的结构

, 

其中

, 

前半部分是公共的

, 

与类型无关的一

些数据成员

, 

如

: 

指向

mm_struct 

的指针

, 

地址范围等等

, 

后半部分则是与类型相关

的成员

, 

其中最重要的是一个指向

vm_operation_struct 

向量表的指针

vm_ops, 

vm_pos 

向量表是一组虚函数

, 

定义了与

vma 

类型无关的接口

. 

每一个特定的子类

, 

即每种

vma 

类型都必须在向量表中实现这些操作

. 

这里包括了

: 

open, 

close, 

unmap, 

protect, sync, nopage, wppage, swapout 

这些操作

. 

struct 

vm_area_struct 

{ 

/*

公共的

, 

与

vma 

类型无关的

*/ 

struct 

mm_struct 

*